(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する管路部と、
この管路部へ液剤を供給するための液剤供給路と、
上記液剤供給路に配設された液剤供給機構とを備えており、
上記液剤供給機構が、上記管路部における上記流体の流れを利用した駆動装置によって駆動されており、
上記管路部が、分岐管路部を有しており、
上記管路部が、第一分岐と第二分岐とを有しており、上記分岐管路部の入口が上記第一分岐であり、上記分岐管路部の出口が上記第二分岐であり、
上記液剤供給機構が、上記分岐管路部における上記流体の流れを利用した駆動装置によって駆動されている液体混合装置。
【請求項２】
この液剤供給機構が、上記液剤供給路から液剤を受け入れて所定量の液剤を計量する計量機能と、その計量された液剤を上記管路部に供給する機能を備える請求項１に記載の液体混合装置。
【請求項３】
上記液剤供給機構が、液剤供給部材を備えており、
この液剤供給部材が、液剤供給路から液剤を受け入れる液剤受入位置と、液剤を管路部に排出する液剤排出位置とに変位可能に構成されており、
上記液剤供給部材が、所定量の液剤を収容しうる計量部を有しており、
この計量部が、上記液剤供給部材が上記液剤受入位置にあるときには、上記液剤供給路と連通し且つ上記管路部には連通せず、上記液剤供給部材が上記液剤排出位置にあるときには、上記管路部と連通し且つ上記液剤供給路には連通しないように構成されている請求項１又は２に記載の液体混合装置。
【請求項４】
流体が流通する管路部と、
この管路部へ液剤を供給するための液剤供給路と、
上記液剤供給路に配設された液剤供給機構とを備えており、
上記液剤供給機構が、上記管路部における上記流体の流れを利用した駆動装置によって駆動されており、
上記液剤供給機構が、液剤供給部材を備えており、
この液剤供給部材が、上記液剤供給路から液剤を受け入れる液剤受入位置と、液剤を上記管路部に排出する液剤排出位置とに変位可能に構成されており、
上記液剤供給部材が、所定量の液剤を収容しうる計量部を有しており、
この計量部が、上記液剤供給部材が上記液剤受入位置にあるときには、上記液剤供給路と連通し且つ上記管路部には連通せず、上記液剤供給部材が上記液剤排出位置にあるときには、上記管路部と連通し且つ上記液剤供給路には連通しないように構成されている液体混合装置。
【請求項５】
上記駆動装置が、上記流体の流れを回転力に変換しうる回転力発生部を有しており、
上記液剤供給機構が、上記回転力発生部と同軸で回転する回転部材を有しており、
この回転部材に、上記計量部が設けられており、
上記回転部材が回転駆動されることにより、上記液剤受入位置と上記液剤排出位置とに変位する請求項３又は４に記載の液体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体混合装置に関する。さらに詳しくは、例えば、液体が流通する流路に、異なる液体を所望量供給する液体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記液体混合装置に類似した装置として、実公平０４−３６５８２号公報に開示された施肥装置が知られている。この施肥装置は、管路内を圧送されるペースト肥料に対して、管路に形成された開口から粒状肥料を供給するものである。上記開口には、粒状肥料を供給するためのホッパが取り付けられている。ホッパの下端には歯車状のロータが取り付けられている。このロータの回転により、ロータの溝部に入り込んだ粒状肥料が、管路内に投入される。このようにして、ロータの回転数に応じた所定量の粒状肥料がペースト肥料に混合される。ロータはモータによって回転駆動されており、この回転駆動には電力が消費される。
【０００３】
特開平０９−２６６７３１号公報には、いわゆるジェットポンプ（エジェクタ）を利用した園芸用散水器が開示されている。この散水器は、水に液肥を混合させたうえで散水するものである。この散水器は、給水用のノズルとデフューザとの隙間に発生する負圧を利用して液肥を吸い込み、この液肥を、ノズルから噴出される水に混入するものである。
【０００４】
上記実公平０４−３６５８２号公報に開示された施肥装置では、管路内のペースト肥料が、開口を通して粒状肥料側に逆流することが考えられる。すなわち、ロータの回転により、粒状肥料を管路内に放出した溝部が、管路内のペースト肥料を汲み取ってホッパ内に送り込んでしまうおそれがある。
【０００５】
特開平０９−２６６７３１号公報に開示された散水器では、給水圧力の変化により、液肥の吸い込み量が変動する。従って、液肥濃度を薄くした場合、一定濃度に調整することが困難である。また、液肥の供給路の断面積を調節しても、水圧条件によっては、水が液肥の供給側に逆流することがあった。
【０００６】
実用新案登録第２５４００７２号公報には、上記特開平０９−２６６７３１号公報の散水器と同様、いわゆるジェットポンプを利用した液剤混合装置が開示されている。この混合装置では、液剤の供給路に流量調整弁が装備されている。特開平０８−１５６７５１号公報には、エジェクタを利用した薬液の希釈装置が開示されている。この希釈装置では、薬液吸引用エジェクタによって吸い上げられた薬液が、薬液混合用エジェクタによって水配管内に混入される。薬液の供給量は、薬液吸引用エジェクタに送られる空気量を、レギュレータによって調節することにより、調節される。上記のいずれの公報に開示された装置によっても、精確な液剤供給量の調節は容易ではない。エジェクタによっては、液剤の吸引量の精確な制御が困難だからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平０４−３６５８２号公報
【特許文献２】特開平０９−２６６７３１号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５４００７２号公報
【特許文献４】特開平０８−１５６７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高精度な混合率で液剤を混合でき、且つ、省エネルギーを達成しうる液体混合装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液体混合装置は、流体が流通する管路部と、この管路部へ液剤を供給するための液剤供給路と、上記液剤供給路に配設された液剤供給機構を備えている。上記液剤供給機構は、上記管路部における上記流体の流れを利用した駆動装置によって駆動されている。
【００１０】
好ましくは、上記管路部は、分岐管路部を有している。好ましくは、上記液剤供給機構は、上記分岐管路部における上記流体の流れを利用した駆動装置によって駆動されている。
【００１１】
好ましくは、この液剤供給機構は、液剤供給路から液剤を受け入れて所定量の液剤を計量する計量機能と、その計量された液剤を管路部に供給する機能を備える。
【００１２】
好ましくは、上記液剤供給機構は、液剤供給部材を備えている。好ましくは、この液剤供給部材は、液剤供給路から液剤を受け入れる液剤受入位置と、液剤を管路部に排出する液剤排出位置とに変位可能に構成されている。好ましくは、上記液剤供給部材は、所定量の液剤を収容しうる計量部を有している。好ましくは、この計量部が、液剤供給部材が液剤受入位置にあるときには、液剤供給路と連通し且つ管路部には連通せず、液剤供給部材が液剤排出位置にあるときには、管路部と連通し且つ液剤供給路には連通しないように構成されている。
【００１３】
好ましくは、上記駆動装置が、上記流体の流れを回転力に変換しうる回転力発生部を有している。好ましくは、上記液剤供給機構が、上記回転力発生部と同軸で回転する回転部材を有している。好ましくは、この回転部材に、上記計量部が設けられている。好ましくは、上記回転部材が回転駆動されることにより、上記液剤受入位置と液剤排出位置とに変位する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る液体混合装置によれば、高精度な混合比率及び省エネルギーが達成されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る混合液体供給システムの第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る液体混合装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の液体混合装置に用いられている本体ブロックの斜視図である。
【図４】図４は、図２の液体混合装置の本体部ｈ１の内部構造を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４のＦ５−Ｆ５線に沿った断面図である。
【図６】図６は、図４のＦ６−Ｆ６線に沿った断面図である。
【図７】図７は、液剤供給部材の分解斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、図６の要部が拡大された断面図である。この図８（ａ）は、液剤排出位置における断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＦ８Ｂ−Ｆ８Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図９（ａ）は、図６の要部が拡大された断面図である。この図９（ａ）は、液剤受入位置における断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＦ９Ｂ−Ｆ９Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、押さえ弁と回転部材との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、図２に示される液体混合装置の斜視図である。この図１１では、駆動体収容部の内部が示されている。
【図１２】図１２は、図６のＦ１２−Ｆ１２線に沿った断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、流量調整弁の斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明に係る混合液体供給システムの第二実施形態を示すブロック図であり、図１５（ｂ）は、本発明に係る混合液体供給システムの第三実施形態を示すブロック図であり、図１５（ｃ）は、本発明に係る混合液体供給システムの第四実施形態を示すブロック図である。
【図１６】図１６（ａ）は、他の実施形態に係る液体混合装置を示す概略図であり、図１６（ｂ）は、更に他の実施形態に係る液体混合装置を示す概略図である。
【図１７】図１７は、他の実施形態に係る液体混合装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１には、本発明の一実施形態に係る混合液供給システム１００が概略的に示されている。このシステム１００は、水に対し、例えば、肥料、薬剤、洗剤、糖分等の食品添加物、水耕栽培の水耕液等、インク、栄養素等の液剤を混合し、この混合液を種々の使用分野に供給するものである。上記「水」は、水道水等の水単体である他、水に各種液剤が予め混合されている混合水であってもよい。このシステム１００は、給水源１０１、この給水源１０１に接続され、使用先１１０に混合液を供給する給水配管１０２、この給水配管１０２に設置された液体混合装置１、給水配管１０２の液体混合装置１より水流れ方向（以下、省略する）下流側に設置された液剤の濃度センサ１０３、給水配管１０２の濃度センサ１０３より下流側から液体混合装置１の上流側に接続された還流配管１０４を備えている。給水配管１０２における還流配管１０４の下流接続点Ｂより下流側には、ポンプ１０５が設置されている。給水配管１０２における還流配管１０４の上流接続点Ａより下流側には第一開閉弁１０６設置されており、環流配管１０４には第二開閉弁１０７が設置されている。
【００１８】
上記液体混合装置１は、給水配管１０２中を流れる水に所望量の液剤を混合する装置である。液体混合装置１には、流量調整弁ＶＬ１（後述）の動作を制御する制御装置１０８が接続されている。上記濃度センサ１０３は、給水配管１０２中を流れる液体の液剤濃度を検出する検出部１０３ａと、この検出部１０３ａによる検出結果を表示し、且つ、その濃度情報を制御装置１０８に送信する演算表示部１０３ｂとを有している。濃度センサ１０３及び制御装置１０８はそれぞれ交流電源１０９に接続されている。図示しないが、開閉弁１０５、１０６にも、必要に応じて交流又は直流の電源が接続される。図１においては、動力用電源系統は実線で示され、信号系統は破線で示されている。開閉弁１０６、１０７は、電磁式開閉弁であってもよく、モータ駆動の開閉弁であってもよく、油圧や空気圧式の開閉弁であってもよい。
【００１９】
このシステム１００では、濃度センサ１０３として、光屈折計が用いられている。光屈折計は、装備されたプリズムと測定対象となる液体との界面で生じる光の屈折程度に基づき、測定対象となる液体の液剤濃度を算出するものである。本発明では、濃度センサ１０３としては光屈折計には限定されず、例えば、比重測定計、導電率計、ｐＨ測定計、粘度計その他の公知の計測器を採用しうる。液量変化等の変動要因が存在しても高精度の測定が可能であること、適用対象が広いこと、扱い易いこと等から、光屈折計が好ましい。なお、屈折率は対象液の温度によって変化するため、対象液の屈折率とともに温度も測定し、測定温度に基づいて屈折率の補正が行われるのが好ましい。このため、屈折率及び温度の両方を測定しうるセンサが好ましい。例えば、株式会社アタゴ製のＰＲＭ−１００α、ＣＭ−７８０Ｎ等が採用されうる。適用対象液が液肥の場合は、高精度と低コストが両立しうる導電率計が好ましい。導電率は対象液の温度の上昇とともに上昇するため、対象液の導電率とともに温度も測定し、測定温度に基づいて導電率の補正が行われるのが好ましい。又は、所定の温度補正率、例えば、予め２％／１°Ｃ等の補正率を設定しておくことにより、補正が行われてもよい。
【００２０】
上記制御装置１０８は、予め設定された所望の液剤濃度と、濃度センサ１０３による濃度情報との比較に基づき、液体混合装置１に対して、時間当たりの液剤供給量の増減指令を発信する。液体混合装置１では、この指令信号により、後述される流量調整弁ＶＬ１を駆動するモータ６の動作が制御される。なお、後述されるように、制御装置１０８を液体混合装置１に接続することは、必須ではない。
【００２１】
このシステム１００では、濃度センサ１０３による検出濃度値が、予め設定された濃度値より低い場合には、制御装置１０８が、第一開閉弁１０６に対して閉弁指示を送り、第二開閉弁１０７に対して開弁指示を送ることがある。これにより、検出濃度値が規定値に達しない間は、使用先１１０への混合液の供給が停止され、混合液は給水配管１０２と還流配管１０４とを循環する。検出濃度値が規定値に達すると、制御装置１０８が、第一開閉弁１０６に対して開弁指示を送り、第二開閉弁１０７に対して閉弁指示を送り、混合液が使用先１１０に供給される。上記システム１００の動作は一例である。なお、制御装置１０８から第一開閉弁１０６と第二開閉弁１０７の両方に開弁指示を送って使用先１１０に供給しながら還流配管１０４にも混合液を循環させ、検出濃度値が規定値に達したときに制御装置１０８から第二開閉弁１０７に対して閉弁指示を送り、混合水を使用先１１０に供給することも可能である。また、第一開閉弁１０６と第二開閉弁１０７のいずれか一方又は両方を、流量を調整しうる弁として、制御装置１０８によって流量を調整することも可能である。
【００２２】
なお、液体混合装置１をシステム１００に組み込むことは、液体混合装置１の用途の一例に過ぎない。液体混合装置１は、例えば、単独で用いられてもよい。また、他の実施形態に係るシステムは、後述される。
【００２３】
図２は、液体混合装置１の斜視図である。液体混合装置１は、本体部ｈ１と、駆動体収容部ｇ１とを有する。図３は、本体部ｈ１の一部を構成する本体ブロック２の斜視図である。図４は、本体部ｈ１の内部構造を示す斜視図である。図５は、図４におけるＦ５−Ｆ５線に沿った断面図であり、図６は、図４におけるＦ６−Ｆ６線に沿った断面図である。
【００２４】
本体部ｈ１は、本体ブロック２と、本体ブロック２に組み込まれた円柱状の液剤供給部材３と、本体ブロック２に取り付けられた液剤容器４と、本体ブロック２に組み込まれた円筒状の押さえ弁５と、流量調整弁ＶＬ１（後述）を駆動するモータ６とを有している。なお図４では、モータ６及び調整弁用穴１０の記載が省略されている。本体部ｈ１は、液剤供給機構ｈ２を有している。
【００２５】
駆動体収容部ｇ１は、分岐管路部７ｂ（後述）と、ケースｋｓ１と、回転力発生部ｇ２とを有する。ケースｋｓ１と本体部ｈ１との境界面には、パッキンＰｋが設けられている（図６参照）。このパッキンＰｋにより、水密性が向上している。
【００２６】
図３が示すように、本体ブロック２は、１つの調整弁用穴１０と、２つの第一穴１１と、２つの第二穴１２とを有している。また、本体ブロック２は、２つの開口７ｈを有している。これらの開口７ｈは、分岐管路部７ｂ（後述）の中途に位置する。更に、本体ブロック２は、入口側の突出管Ｐ１と、出口側の突出管Ｐ２とを有する。この本体ブロック２は、本体部ｈ１のボディである。１つの調整弁用穴１０には、流量調整弁ＶＬ１（後述）が挿入されている。
【００２７】
液剤容器４は、第一穴１１の開口部に取り付けられている。駆動モータ６は、調整弁用穴１０の外側に取り付けられている。駆動モータ６としては、ステッピングモータ、サーボモータ、ＤＣモータ等が採用されうる。しかし、回転角度の制御が可能な上、安価であり、比較的高精度であり、必要なトルクが得られるステッピングモータが好ましい。
【００２８】
なお、駆動モータ６は、設けられなくても良い。駆動モータ６を有さない実施形態については、後述される。
【００２９】
濃度センサ１０３及び制御装置１０８は、液剤濃度を精確に設定するため、また、液剤濃度を容易に変更できるようにするために付設されるのが好ましい。
【００３０】
本体ブロック２及びケースｋｓ１には、水等の液体が流通する管路部７が形成されている。管路部７は、主管路部７ａと分岐管路部７ｂとを有する。主管路部７ａは、本体ブロック２に形成されている。主管路部７ａは真っ直ぐに延びる１本の管である。分岐管路部７ｂは、主管路部７ａから分岐し、且つ、主管路部７ａに戻る。分岐管路部７ｂについては、後述される。
【００３１】
図５では、主管路部７ａの左端が入口８であり、右端が出口９である。本願発明では、左右端のいずれが入口８でも出口９でもよい。本体ブロック２には、上記主管路部７ａに直交して連通する二本の円筒状の第一穴１１が形成されている。第一穴１１は、本体ブロック２の上面から鉛直下方に延び、主管路部７ａにまで至っている。第一穴１１の中心軸は、主管路部７ａの中心軸にほぼ一致している。各第一穴１１には、上記押さえ弁５が収容されている。
【００３２】
本体ブロック２には、各第一穴１１に直交して連通する円筒状の第二穴１２が形成されている。第二穴１２の中心軸は、第一穴１１の中心軸と交わっている。第二穴１２は、本体ブロック２の側面から水平に延び、第一穴１１にまで至っている。この第二穴１２は、上記主管路部７ａに垂直な方向であって、主管路部７ａのわずかに上方に延在している。更に、第二穴１２は主管路部７ａに連通している。第二穴１２及び第一穴１１は、ともに有底である。各第二穴１２には、上記液剤供給部材３が自軸回りに回転可能に収容されている。液剤供給部材３の端部には、第二穴１２の開口端に設置された水車ＷＴの出力軸ｚ１が接続されている。液剤供給部材３は、水車ＷＴにより、自軸回りに回転駆動される。液剤供給部材３の回転部材２１は、水車ＷＴと同軸で回転する。水車ＷＴは、駆動体収容部ｇ１のケースｋｓ１内に配置されている（図６参照）。この水車ＷＴは、回転力発生部ｇ２である。この水車ＷＴは、流体の流れを利用した駆動装置である。この水車ＷＴの詳細については、後述される。
【００３３】
この液体混合装置１では、一つの液剤供給部材３、一つの液剤容器４及び一つの押さえ弁５により、主管路部７ａに対する一つの液剤混合ユニットが構成されている。この本体ブロック２では、一本の主管路部７ａに沿って、直列に二つの液剤混合ユニットが構築されていることになる。本発明では、一つの本体ブロック２に対し、一つの液剤混合ユニットのみが構築されてもよく、三つ以上の液剤混合ユニットが構築されてもよい。一つの主管路部７ａに複数個の液剤混合ユニットが構築されることにより、複数種の液剤の混合量を別々に調整しながら供給することができる。また、一つの本体ブロックに複数本の主管路部７ａが形成され、各主管路部７ａに液剤混合ユニットが構築されてもよい。このような、駆動装置によって回転駆動される部材（液剤供給部材３）は、回転数によって精密に液剤供給量を調整でき、また、前後移動の繰り返し等によって液剤を供給する装置に比して耐久性や低振動性に優れ、さらに装置コストも抑えることができる。従って、液剤供給機能としてこのような回転部材を採用することが好ましい。
【００３４】
図５及び図６が示すように、上記押さえ弁５は、段差部１３を介して大径部１４と小径部１５とから構成されている。押さえ弁５の中心軸に沿って貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６は、液剤が通る液剤供給路１７を構成する。第一穴１１の開口部には、フランジ部１８ｆを有する円筒状の液剤容器止め具１８が取り付けられている。液剤容器止め具１８は、そのフランジ部１８ｆが、本体ブロック２の外表面に、図示しないガスケットを介装し、図示しないボルト等によって着脱可能に取り付けられている。この液剤容器止め具１８の上端の内径側には、液剤容器４の口部が水密に且つ着脱可能に装着されている。液剤容器止め具１８の下端の内径側には、押さえ弁５の小径部１５が、Ｏリング１９を介して嵌合されている。押さえ弁５は、液剤容器止め具１８に対して上下動可能である。液剤容器止め具１８は、液剤容器４の脱着性をよくするため、または装着を確実にするために付設することが好ましい。
【００３５】
第一穴１１における、液剤容器止め具１８の下面と押さえ弁５の段差部１３との間の空間には、第一コイルばね２０が圧縮状態で装着されている。この第一コイルばね２０は、押さえ弁５の小径部１５の外周に装着されている。この第一コイルばね２０により、押さえ弁５の下端面５ａは、回転部材２１（後述）の外周面に弾力的に押圧されている。従って、上記液剤供給路１７は、液剤容器４の口部から、貫通孔１６を通って、回転部材２１の外周面にまで至っている。液剤は回転部材２１の外周面にまで充満する。
【００３６】
押さえ弁５の下端面５ａは、回転部材２１の外周面と相補的な、部分円柱状の凹状に形成されている。回転部材２１の外周面と、押さえ弁５の下端面５ａの凹部とは、同一の曲率を有する円柱面状を呈している。この形状により、押さえ弁５の下端面５ａは、自軸回りに回転する回転部材２１の外周面に摺接する。この押さえ弁５の下端面５ａが、回転部材２１の摺接支持面を構成する。押さえ弁５は、この回転部材２１の外周面に摺接することにより、閉弁が可能となる。押さえ弁５の大径部１４の外径は、回転部材２１の外径より大きくされている。押さえ弁５の開閉動作の詳細については後述する。
【００３７】
図７は、液剤供給部材３の分解斜視図である。図８（ａ）は、図６の要部を拡大して示す断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＦ８Ｂ−Ｆ８Ｂ線に沿った断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、液剤供給部材３が液剤排出位置にあるときの断面図である。図９（ａ）は、図６の要部を拡大して示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＦ９Ｂ−Ｆ９Ｂ線に沿った断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、液剤供給部材３が液剤受入位置にあるときの断面図である。
【００３８】
本実施形態では、この液剤供給部材３が液剤供給機構ｈ２を構成している。液剤供給部材３は、上記回転部材２１及び計量部形成部材２２を有している。回転部材２１は、自軸回りに回転可能に、第二穴１２に収容されている。回転部材２１は、出力軸ｚ１との連結側端部（基端部という）に、大径被支持部３３を有している。回転部材２１は、その先端部に、小径被支持部３４を有している。第二穴１２の開口部近傍３５は、上記大径被支持部３３の外径とほぼ同一の内径を有している。第二穴１２の奥端部近傍３６は、上記小径被支持部３４の外径とほぼ同一の内径を有している。回転部材２１は、第二穴１２の開口部近傍３５及び奥端部近傍３６、並びに、上記押さえ弁５の下端面（摺接支持面）１０によって回転可能に支持されている。上記回転部材２１における、長手方向（軸方向）の両端近傍それぞれに、Ｏリング３７が装着されている。従って、液体が駆動体収容部ｇ１側に進出することが防止されている。
【００３９】
回転部材２１には、収容凹所２３が形成されている。収容凹所２３は、回転部材２１の軸方向に延びている。この収容凹所２３に上記計量部形成部材２２が収容される。この計量部形成部材２２及び収容凹所２３並びに後述する小径及び大径の貫通孔３０、３１が計量部を構成する。収容凹所２３の開口部分は、蓋部材２４によって閉止される。蓋部材２４は、上記開口部分に装着されるものであり、接着剤、ネジ等によって上記開口部分に固着されていてもよい。上記計量部形成部材２２は、基板２５と、この基板２５の上面に相互に離間して突設された一対の突起２６と、基板２５上における一対の突起２６同士の間に突設された計量凸部２７とを有している。突起２６同士の間隔は、突起２６の機能（押さえ弁５の下端面５ａにより押圧される）を確保するために、押さえ弁５の大径部１４の外径より小さくされている。一対の突起２６と計量凸部２７とは一直線に整列している。この詳細は、後に液体混合装置１の動作の説明において説明される。基板２５の背面と蓋部材２４との間には、第二コイルばね２８が圧縮状態で装着されている。蓋部材２４及び基板２５それぞれの対向面には、第二コイルばね２８の端部が嵌着されるばね座としての円形凹所２９が形成されている。
【００４０】
図７に示されるように、計量凸部２７の高さは、突起２６の高さよりわずかに低い。上記収容凹所２３の底部には、三つの貫通孔３０、３１が形成されている。真ん中の大径貫通孔３１には、上記計量凸部２７が挿通される。大径貫通孔３１の左右両側に形成された一対の小径の貫通孔３０には、上記一対の突起２６が挿通される。三つの貫通孔３０、３１は一直線に整列している。
【００４１】
［進出位置：液剤排出位置］
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、計量部形成部材２２が収容凹所２３内に収容されて、第二コイルばね２８の復元力によってその基板２５の上面が収容凹所２３の底面に接したとき、上記一対の突起２６の先端が、小径貫通孔３０の開口３０ａから外方へ突出する。すなわち、第二コイルばね２８により、一対の突起２６の先端が外方へ弾力的に突出させられる。即ち、計量部形成部材２２は、進出位置にある。このとき、上記計量凸部２７の先端は、大径貫通孔３１の開口３１ａ（液剤受入開口ともいう）にまで至る。しかし、計量凸部２７の先端は、開口３１ａから外方へは突出せず、回転部材２１の外周面と一致する。突起２６及び計量凸部２７は、このような高さに形成されている（図７も併せて参照）。計量凸部２７の先端面の形状は、回転部材２１の外周面と同一の曲率を有する部分円柱面にされている。従って、計量部形成部材２２が進出位置にあるとき、回転部材２１の外周面の大径貫通孔３１の部分は、凹凸のない円柱外面となっている。本願において、この位置は、液剤供給部材３の液剤排出位置と称される。
【００４２】
［後退位置：液剤受入位置］
一方、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるように、外方へ突出した一対の突起２６の先端部が、外力により、第二コイルばね２８の復元力に抗して小径貫通孔３０の内方へ押し返されて、回転部材２１の外周面と一致したとき、計量凸部２７の先端は、回転部材２１の外周面、すなわち液剤受入開口３１ａから大径貫通孔３１を内方へに後退する。即ち、計量部形成部材２２は、後退位置にある。従って、大径貫通孔３１内の外方側には、空間３２が形成される（図９（ａ）参照）。この空間３２は、後述する液剤収容空間である。液剤収容空間３２は、大径貫通孔３１と計量凸部２７の先端面とによって画される。液剤容器４から液剤供給路１７を通ってきた液剤は、液剤受入開口３１ａから液剤収容空間３２に受け入れられる。この位置は、液剤供給部材３の液剤受入位置である。
【００４３】
このように、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、計量部形成部材２２の後退位置である。ｋの後退位置は、液剤供給部材３の薬剤受入位置である。一方、前述した計量部形成部材２２の進出位置（図８（ａ）及び図８（ｂ））では、液剤収容空間３２が消滅している。この進出位置は、液剤供給部材３の液剤排出位置である。
【００４４】
押さえ弁５の貫通孔１６の中心軸に垂直な断面積がＳ１とされ、上記大径貫通孔３１の中心軸に垂直な断面積がＳ２とされる（図９（ｂ）参照）。Ｓ２／Ｓ１の値が大きすぎると、液剤の粘度が高い場合や、時間当たりの液剤の混入量が多い場合に、液剤収容空間３２への液剤の導入が不完全となるおそれがある。Ｓ２／Ｓ１の値が小さすぎると、貫通孔１６における液剤のたまり部が大きくなり、装置の大型化、コストアップ等を招来する可能性がある。また、液剤収容空間３２の体積Ｖが小さくなり、時間当たりの液剤導入量の上限が過度に制限される可能性もある。そこで、Ｓ２／Ｓ１の値は、０．３以上３．０以下が好ましい。下限値は０．５以上がさらに好ましく、０．７以上がさらに好ましい。また、上限値は２．０以下がさらに好ましく、１．５以下がさらに好ましく、０．９５以下が特に好ましい。本実施形態では、Ｓ２／Ｓ１の値は０．９とされている。
【００４５】
液剤収容空間３２の体積Ｖが小さすぎると、時間当たりの液剤導入量の上限が過度に制限されるおそれがある。また、過度に小さい場合には、液剤の粘度が高い場合等において、液剤収容空間３２への液剤の導入が不完全になるおそれがある。この体積Ｖが大きすぎると、混合液の時間当たりの濃度変化が大きくなり、細かい濃度設定が難しくなるおそれがある。そこで、上記体積Ｖは、０．０５ｃｃ以上１．００ｃｃ以下が好ましい。下限値は０．１０ｃｃ以上がさらに好ましく、０．１５ｃｃ以上がさらに好ましい。また、上限値は０．５０ｃｃ以下がさらに好ましく、０．３０ｃｃ以下がさらに好ましく、０．２０ｃｃ以下が特に好ましい。本実施形態では、体積Ｖは０．１５ｃｃとされている。
【００４６】
図９（ｂ）に示された液剤収容空間３２の深さＴが小さすぎると、装置１の組み立て時や運転時に、部材が液剤収容空間３２に引っ掛かるおそれがある。逆に、深さＴが大きすぎると、液剤の粘度が高い場合等において、液剤収容空間３２への液剤の導入が不完全になるおそれがある。そこで、深さＴの値は、０．２ｍｍ以上４．０ｍｍ以下が好ましい。下限値は０．５ｍｍ以上がさらに好ましく、０．８ｍｍ以上が特に好ましい。また、上限値は３．０ｍｍ以下がさらに好ましく、２．０ｍｍ以下が特に好ましい。本実施形態では、深さＴは１．５ｍｍとされている。
【００４７】
液体混合装置１は、低混合率においても高精度な混合を行うことが期待できる。混合後の混合液の単位体積に対する、混入される液剤の体積割合が０．０００１以上０．０５以下の範囲において特に高精度な混合制御が期待できる。
【００４８】
上記のように構成された液体混合装置１の動作が、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）が参照されつつ、以下に説明される。主管路部７ａには水が流れている。液剤容器４内の液剤は、液剤供給路１７内に充満し、液剤供給部材３の回転部材２１の外周面にまで至っている。液剤供給部材３は、水車ＷＴ（回転力発生部ｇ２）により、自軸回りに回転している。上記押さえ弁５の下端面５ａは、回転部材２１の外周面に摺接している。この摺接により、主管路部７ａと液剤供給路１７との間の液シールが実現されている。
【００４９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、液剤供給部材３が回転して液剤排出位置に至ったとき、回転部材２１の小径及び大径の貫通孔３０、３１の開口は、主管路部７ａ及び第一穴１１が形成している空間に対向している。従って、突起２６の先端は押されない。突起２６は、上記空間７、１１に向かって突出している。計量凸部２７の先端は、回転部材２１の外周面と一致し、液剤収容空間３２が消滅している。
【００５０】
液剤供給部材３が回転して液剤受入位置（図９（ａ）及び図９（ｂ））に移行するとき、小径貫通孔３０の開口から突出していた突起２６の先端が、押さえ弁５の下端面５ａによって小径貫通孔３０の内方へ押される。これにより、計量部形成部材２２が収容凹所２３の内方へ後退する。計量凸部２７も大径貫通孔３１内を後退する。その結果、液剤受入開口３１ａ及び液剤収容空間３２が形成される。計量部形成部材２２がこの状態のまま、液剤供給部材３がさらに回転し、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される液剤受入位置に至る。この液剤受入位置では、液剤収容空間３２は液剤供給路１７である押さえ弁５の貫通孔１６に対向している。液剤供給路１７及び液剤受入開口３１ａを通って液剤が液剤収容空間３２に流入する。
【００５１】
液剤供給部材３が回転して液剤排出位置（図８（ａ）及び図８（ｂ））に向かうとき、押さえ弁５の下端面５ａによって閉止されていた小径貫通孔３０の開口が開放される。これにより、突起２６の先端が上記空間７、１１に向かって突出する。これとともに、計量凸部２７の先端が回転部材２１の外周面まで進出する。これにより、液剤収容空間３２が消滅し、液剤収容空間３２内の液剤が主管路部７ａ内に排出される（図８（ａ）及び図８（ｂ））。液剤供給部材３が一回転することにより、液剤収容空間３２の容積とほぼ同一体積の液剤が、主管路部７ａ内を流れる水に混合される。水車ＷＴの回転数を調整することにより、液剤供給部材３の回転数を調整し、時間当たりの液剤供給量を制御することができる。
【００５２】
液剤供給部材３が回転し、液剤排出位置（図８（ａ）、図８（ｂ））から液剤受入位置（図９（ａ）、図９（ｂ））に向かうとき、主管路部７ａ内の水は液剤供給路１７に逆流しない。すなわち、液剤排出位置から液剤受入位置に向かうとき、液剤収容空間３２内に主管路部７ａ内の水が進入することが防止されている。これは、例えば、以下の構成による。
【００５３】
図１０は、押さえ弁５の下端と回転部材２１との位置関係を示す正面図である。回転部材２１の外周面に摺接している押さえ弁５の下端面の外周形状を、図１０に示されるような形に定めることが可能である。回転部材２１が、図１０の矢印の方向に回転し、液剤供給部材３が液剤排出位置から液剤受入位置に向かっている状況を考える。この状況において、大径貫通孔３１の液剤受入開口３１ａが先に押さえ弁５の下端面によって閉止され、その後、小径貫通孔３０の開口が押さえ弁５の下端面の下に潜り込むことができる形状である。押さえ弁５の下端面をこのような形状とすることにより、液剤受入開口３１ａが閉止された後、計量凸部２７が後退して液剤収容空間３２が形成される。その結果、液剤供給部材３が液剤排出位置から液剤受入位置に向かうとき、主管路部７ａ内の水が液剤収容空間３２内に進入することが防止される。主管路部７ａ内の水が液剤供給路１７に逆流することが防止される。
【００５４】
本実施形態では、突起２６と計量凸部２７とが一直線に整列し、小径貫通孔３０と大径貫通孔３１とが一直線に整列している。しかし、上記の水の逆流防止をより確実にするために、一対の突起２６と計量凸部２７との配置、及び、小径貫通孔３０と大径貫通孔３１との配置がわずかに変更されてもよい。図１０において、大径貫通孔３１だけが、回転方向に先行した位置（図１０中のわずかに上方の位置）に変更されてもよい。計量凸部２７の形成位置は、この大径貫通孔３１の変更後の位置と一致するように、一対の突起２６を結ぶ仮想直線上の位置から垂直方向（図中、上方）にわずかに変更される。
【００５５】
押さえ弁５、回転部材２１及び計量部形成部材２２は、相互に当接及び摺接されるため、かかる使用条件に適した耐摩耗性を有する材料が選択される。耐摩耗性の観点から、特に、押さえ弁５と回転部材２１とは、互いに硬度が異なる材料からなるのが望ましい。これらの部材５、２１、２２は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等から、射出成形、射出圧縮成形等によって形成されうる。特に回転部材２１は、寸法精度が要求されるため、ＡＢＳ樹脂から形成されるのが好ましい。押さえ弁５は、潤滑性が要求されるため、ポリアセタールから形成されるのが好ましい。本体ブロック２は、使用される水圧に十分耐えうる強度を有した合成樹脂が選択されうる。
【００５６】
図１１は、液体混合装置１の斜視図である。この図１１では、液体混合装置１の内部に配置された駆動体収容部ｇ１が示されている。図１２は、図６のＦ１２−Ｆ１２線に沿った断面図である。図１３は、図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿った断面を含む一部断面斜視図である。なお図１１から図１３では、モータ６の記載が省略されている。
【００５７】
駆動体収容部ｇ１は、分岐管路部７ｂと、２つの水車ＷＴと、これらの水車ＷＴを配置するための空間Ｖｘとを有している。管路部７は、第一分岐Ｄ１と、第二分岐Ｄ２とを有している。分岐管路部７ｂは、第一分岐Ｄ１から第二分岐Ｄ２までの管路である。分岐管路部７ｂの入口は第一分岐Ｄ１である。分岐管路部７ｂの出口は第二分岐Ｄ２である。
【００５８】
分岐管路部７ｂは、上流部Ｒ１と、中間部Ｒ２と、下流部Ｒ３とを有する。上流部Ｒ１は、第一分岐Ｄ１から第一の開口７ｈ（７ｈ１）までの部分である。中間部Ｒ２は、第一の７ｈ（７ｈ１）から第二の開口７ｈ（７ｈ２）までの部分である。下流部Ｒ３は、第二の開口７ｈ（７ｈ２）から第二分岐Ｄ２までの部分である。
【００５９】
上流部Ｒ１は、本体部ｈ１の本体ブロック２に設けられている。中間部Ｒ２は、駆動体収容部ｇ１に設けられている。下流部Ｒ３は、本体部ｈ１の本体ブロック２に設けられている。上流部Ｒ１は円筒状の（真っ直ぐな）穴であり、下流部Ｒ３も円筒状の（真っ直ぐな）穴である。曲がっていない上流部Ｒ１及び下流部Ｒ３は、本体ブロック２の成形を容易としうる。
【００６０】
水車ＷＴは、軸ｚ１と、中心部ｃ１と、複数の翼部ｂ１とを有する。複数の翼部ｂ１は、水車ＷＴの周方向において等間隔で配置されている。翼部ｂ１は、１枚であってもよい。
【００６１】
軸ｚ１は、２箇所の軸支持部Ａｓによって支持されている。本実施形態では、軸ｚ１の一端部は、ケースｋｓ１に設けられた穴に嵌められている。水車ＷＴの回転抵抗を減らす観点から、これらの軸支持部Ａｓに軸受部材又は軸受が設けられても良い。この軸受部材として、摺動抵抗の少ない部材が好ましい。この軸受部材の材質として、テフロン（登録商標）やＰＯＭ（ポリアセタール）などの樹脂、メタルブッシュ、油含侵多孔体等が例示される。軸受としては、転がり軸受、すべり軸受、流体軸受等が挙げられる。
【００６２】
図６が示すように、ケースｋｓ１と軸ｚ１とは、相互に当接及び摺接されうる。よって、かかる使用条件に適した耐摩耗性を有する材料が選択される。軸ｚ１とケースｋｓ１とは、互いに硬度が異なる材料からなるのが望ましい。これらの部材ｚ１、ｋｓ１は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等から、射出成形、射出圧縮成形等によって形成されうる。水車ＷＴについても、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等から、射出成形、射出圧縮成形等によって形成されうる。水車ＷＴ及び軸ｚ１は、寸法精度が要求されるため、ＡＢＳ樹脂から形成されるのが好ましい。
【００６３】
水車ＷＴは、分岐管路部７ｂを流れる液体によって、回転する。水車ＷＴの回転により、軸ｚ１が回転する。軸ｚ１の回転により、液剤供給部材３の回転部材２１が回転する。水車ＷＴは、液体の流れを回転力に変換する。水車ＷＴは、液体の流れを利用した駆動装置である。
【００６４】
分岐管路部７ｂの中間部Ｒ２と主管路部７ａとは、平行に延在している。主管路部７ａにおいて、前述された液剤供給部材３（液剤供給機構）は、第一分岐Ｄ１と第二分岐Ｄ２との間に設けられている。回転部材２１の回転軸線と、軸ｚ１の回転軸線とは共通である。本実施形態では、水車ＷＴの軸ｚ１が直接、回転部材２１を駆動している。よって、水車ＷＴの回転を回転部材２１に伝達するための部材が不要とされうる。この構成は、部品点数及びコストを削減しうる。この構成は、液体混合装置１の小型化に寄与しうる。なお、水車ＷＴの回転が、回転伝達機構によって、回転部材２１に伝達されてもよい。この回転伝達機構として、歯車及びチェーンが例示される。
【００６５】
分岐管路部７ｂが形成する空間と、空間Ｖｘとの存在により、水車ＷＴは円滑に回転しうる。水車ＷＴの回転中において、翼部ｂ１に触れるのは、液体のみである。
【００６６】
下流部Ｒ３は、底面ｂｆ１を有する（図６及び図１２参照）。図６における断面図は、翼部ｂ１と軸ｚ１の中心軸線とを含む断面ｃｓ１である。この断面ｃｓ１における翼部ｂ１は、鉛直方向に沿っている。この断面ｃｓ１では、翼部ｂ１の先端と底面ｂｆ１との距離が最接近距離Ｇ１である（図６参照）。この最接近距離Ｇ１は０よりも大きい。即ち、水車ＷＴの回転中において、翼部ｂ１は底面ｂｆ１に当接しない。
【００６７】
底面ｂｆ１は平面とされている。上記断面ｃｓ１において、翼部ｂ１の先端の輪郭線Ｌ１は、底面ｂｆ１の断面線に平行である（図６参照）。この構成は、少ない流量で効率的に水車ＷＴを回転させうる。
【００６８】
翼部ｂ１と底面ｂｆ１との接触を避け、且つ寸法精度を緩和する観点から、最接近距離Ｇ１は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．４ｍｍ以上が更に好ましい。分岐管路部７ｂにおける流量が少ない場合でも水車ＷＴを回転させる観点から、最接近距離Ｇ１は、３．０ｍｍ以下が好ましく、２．０ｍｍ以下がより好ましく、１．０ｍｍ以下が更に好ましい。
【００６９】
図６において両矢印Ｇ２で示されているのは、水車ＷＴの側面と分岐管路部７ｂ（中間部Ｒ２）との隙間距離である。分岐管路部７ｂの内面と翼部ｂ１との接触を避け、且つ寸法精度を緩和する観点から、隙間距離Ｇ２は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．４ｍｍ以上が更に好ましい。分岐管路部７ｂにおける流量が少ない場合でも水車ＷＴを回転させる観点から、隙間距離Ｇ２は、３．０ｍｍ以下が好ましく、２．０ｍｍ以下がより好ましく、１．０ｍｍ以下が更に好ましい。
【００７０】
液体混合装置１は、流量調整弁ＶＬ１を有する。流量調整弁ＶＬ１は、分岐管路部７ｂに設けられている。流量調整弁ＶＬ１は、分岐管路部７ｂの上流部Ｒ１に設けられている。流量調整弁ＶＬ１は、全ての水車ＷＴよりも上流側に位置している。
【００７１】
図１４は、流量調整弁ＶＬ１の斜視図である。流量調整弁ＶＬ１は、頭部ＨＥ１と軸部ＡＸ１とを有する。頭部ＨＥ１は、フランジ４０と回転係合部４２とを有する。軸部ＡＸ１は、流路孔４４を有する。流路孔４４は軸部ＡＸ１を貫通している。軸部ＡＸ１は円筒形である。
【００７２】
調整弁用穴１０は、分岐管路部７ｂ（上流部Ｒ１）と交差する交差部１０ａを有する（図１３参照）。この交差部１０ａの内径は、軸部ＡＸ１の外形にほぼ等しい。交差部１０ａに軸部ＡＸ１が嵌められている。交差部１０ａと軸部ＡＸ１との当接により、調整弁用穴１０は、回転可能に支持されている。この回転の中心は、調整弁用穴１０の中心軸線である。
【００７３】
なお、図１３が示すように、フランジ４０と本体ブロック２との間にＯリング４６が設けられている。このＯリング４６は、調整弁用穴１０からの液体の漏れを防止している。
【００７４】
回転係合部４２は、保持体４８によって支持されている（図１３参照）。保持体４８は、貫通孔を有するプレートである。保持体４８の貫通孔の内径は、回転係合部４２の外径と略同一である。この貫通孔との当接により、回転係合部４２は回動可能に支持されている。また、保持体４８は、調整弁用穴１０と流量調整弁ＶＬ１の隙間からの液漏れを抑制しうる。
【００７５】
回転係合部４２は、溝４２ａを有している。溝４２ａは、流量調整弁ＶＬ１を回転させるための係合部となりうる。例えば、マイナスドライバーを溝４２ａに係合させることで、流量調整弁ＶＬ１を回転させることができる。
【００７６】
本実施形態における回転係合部４２の形態は、流量調整弁ＶＬ１を手動で回転させる場合に適している。この場合、前述したモータ６が不要とされうる。一方、モータ６によって流量調整弁ＶＬ１を回転させる場合、モータ６の軸の先端を、溝４２ａに係合する形状とすることができる。また、モータ６の回転を流量調整弁ＶＬ１に伝達する他の機構として、例えば歯車機構が挙げられる。
【００７７】
図１３では、流路孔４４の中心軸線が上流部Ｒ１の中心線に対して平行になった状態が示されている。この状態において、流量調整弁ＶＬ１における流量は最大である。流量調整弁ＶＬ１を回転させると、流路孔４４の中心軸線が、上流部Ｒ１の中心線に対して傾斜する。この傾斜の角度によって、流路孔４４を通過する流量が調整されうる。
【００７８】
本実施形態では、水車ＷＴの回転数により、液剤供給部材３における混合量が調整されうる。水車ＷＴの回転数は、第二フローｆ２の流量の他、水車ＷＴの仕様によって調整することもできる。
【００７９】
水車ＷＴ及び翼部ｂ１の形態は限定されない。水流方向に対する翼部ｂ１の角度を調整しうる角度調整機構が設けられてもよい。また、翼部ｂ１において水流が当たる部分の面積が調整される調整機構が設けられても良い。これらの調整機構により、水車ＷＴの回転数を調整する自由度が高まる。
【００８０】
［液体の流れ］
液体は、入口８から管路部７に流入し、第一分岐Ｄ１に至る。第一分岐Ｄ１において、主管路部７ａを流れる第一フローｆ１と、分岐管路部７ｂを流れる第二フローｆ２とに分かれる（図１２及び図１３参照）。第一フローｆ１と第二フローｆ２とは、第二分岐Ｄ２において合流する。この合流により第三フローｆ３が得られる（図１３参照）。この第三フローｆ３が出口９から排出される。第二フローｆ２が、翼部ｂ１に当たる。水車ＷＴの回転は、第二フローｆ２により得られる。
【００８１】
液体混合装置１では、回転部材２１の回転に電力が必要とされない。液体の流れにより、回転部材２１が回転する。液体混合装置１では、電力の消費を抑制する。液体混合装置１は、省エネルギーに寄与しうる。また、混合の対象となる液体自体を用いて回転力を発生させているため、水力用の液流を別途導入する必要がない。よって、省エネルギーとともに、構造の単純化及び節水性が実現しうる。
【００８２】
第一フローｆ１と第二フローｆ２との間の流量比率は、流量調整弁ＶＬ１によって調整されうる。第二フローｆ２の流量が調整されることで、水車ＷＴの回転数が調整されうる。この回転数の調整により、液剤供給部材３における混合量が調整されうる。
【００８３】
本発明の液体混合装置を有するシステム１００の一例は、前述した図１に示されている。以下では、本発明の液体混合装置を用いたシステムの他の例が説明される。
【００８４】
図１５（ａ）は、上記液体混合装置１を用いた混合液体供給システム２００の概略構成を示すブロック図である。図１５（ｂ）は、上記液体混合装置５０を用いた混合液体供給システム３００の概略構成を示すブロック図である。図１５（ｃ）は、液体混合装置６０を用いた混合液体供給システム４００の概略構成を示すブロック図である。後述されるように、これらの液体混合装置５０及び６０は、液体混合装置１とは相違する。
【００８５】
図１５（ａ）で示されるシステム２００は、前述した液体混合装置１と液剤濃度センサ１０３（楕円で表示）とを有している。入口８から出口９までが、液体混合装置１である。この図１５（ａ）では、液体混合装置１の液剤供給機構ｈ２が正方形で示されており、液体混合装置１の回転力発生部ｇ２が円で示されている。センサ１０３の構成は前述した通りである。このセンサ１０３は、前述した制御装置１０８（図１５（ａ）では図示省略）を介して、流量調整弁ＶＬ１を制御している。センサ１０３は、第二分岐Ｄ２の下流側に位置している。回転力発生部ｇ２の水車ＷＴは、液剤供給機構ｈ２の回転部材２１を直接的に駆動している。この液体混合装置１では、液剤供給機構が主管路部７ａに設けられており、液体の流れを利用した駆動装置が分岐管路部７ｂに設けられている。液剤供給機構は、分岐管路部７ｂにおける流体の流れを利用した駆動装置（回転力発生部ｇ２）によって駆動されている。
【００８６】
システム２００では、入口８から流れ込んだ液体は、第一分岐Ｄ１において、第一フローｆ１と第二フローｆ２とに分かれる。第一フローｆ１に、液剤供給機構ｈ２が、液体を混合する。第二フローｆ２が、水力により回転力発生部ｇ２を駆動する。第一フローｆ１と第二フローｆ２とは、第二分岐Ｄ２で合流する。この合流により、第三フローｆ３が生じる。この第三フローｆ３が出口９から排出される。第三フローｆ３の濃度が、センサ１０３によって測定される。
【００８７】
なお、センサ１０３が液体混合装置１に内蔵されてもよい。この場合、混合液体の濃度を精確に管理する観点から、内蔵されたセンサ１０３は第３二分岐Ｄ２の下流側に設けられるのが好ましい。
【００８８】
図１５（ｂ）で示されるシステム３００は、液体混合装置５０と液剤濃度センサ１０３とを有している。液体混合装置５０において、回転力発生部ｇ２の水車ＷＴは、液剤供給機構ｈ２の回転部材２１を直接的に駆動している。この点は、液体混合装置１と同じである。
【００８９】
液体混合装置５０は、２つの出口９ａ及び９ｂを有している。この液体混合装置５０では、第一分岐Ｄ１を有するが、第二分岐Ｄ２は有さない。即ちこの液体混合装置５０では、流路の分岐が１箇所のみである。液体混合装置５０では、第一分岐Ｄ１において第一フローｆ１と第二フローｆ２とに分かれるが、第一フローｆ１と第二フローｆ２とは合流しない。第一フローｆ１は出口９ａから排出される。第二フローｆ２は出口９ｂから排出される。センサ１０３は、出口９ａの下流側に位置している。このシステム３００でも、システム２００と同様に、センサ１０３が流量調整弁ＶＬ１を制御している。なお、センサ１０３が液体混合装置５０に内蔵されてもよい。
【００９０】
図１５（ｃ）で示されるシステム４００は、液体混合装置６０と液剤濃度センサ１０３とを有している。入口８から出口９までが、液体混合装置６０である。この図１５（ｃ）では、液体混合装置６０の液剤供給機構ｈ２が正方形で示されており、液体混合装置６０の回転力発生部ｇ２が円で示されている。システム２００と同様に、センサ１０３は、流量調整弁ＶＬ１を制御している。センサ１０３は、第二分岐Ｄ２の下流側に位置している。
【００９１】
液体混合装置６０において、回転力発生部ｇ２は、第一分岐Ｄ１と第二分岐Ｄ２との間の分岐管路部７ｂに設けられている。この点は、液体混合装置１と同じである。しかし、この液体混合装置６０では、液剤供給機構ｈ２は、第二分岐Ｄ２の下流側に設けられている。
【００９２】
液体混合装置６０は、回転伝達機構ｔ１を有している。図１５（ｃ）において、回転伝達機構ｔ１は、二重円で示されている。回転力発生部ｇ２における水車ＷＴの回転は、回転伝達機構ｔ１を介して、液剤供給機構ｈ２に伝達される。回転伝達機構ｔ１として、歯車機構、チェーン機構、ベルト機構等、公知の回転伝達機構が挙げられる。
【００９３】
システム４００では、入口８から流れ込んだ液体は、第一分岐Ｄ１において、第一フローｆ１と第二フローｆ２とに分かれる。第二フローｆ２が、水力によって回転力発生部ｇ２を駆動させる。第一フローｆ１と第二フローｆ２とは、第二分岐Ｄ２で合流する。この合流により、第三フローｆ３が生じる。この第三フローｆ３に、液剤供給機構ｈ２が、液体を混合する。液体が混合された第三フローｆ３が、出口９から排出される。
【００９４】
なお、センサ１０３が液体混合装置６０に内蔵されてもよい。この場合、内蔵されたセンサ１０３は液剤供給機構ｈ２の下流側に設けられる。
【００９５】
以上の３つのシステム２００，３００及び４００を対比すると、以下のことが言える。
【００９６】
システム２００では、廃棄される水が無いため、節水性に優れる。また、システム２００では、第一フローｆ１と第二フローｆ２との合流後の濃度（第三フローｆ３の濃度）がセンサ１０３によって測定される。よって、合流前の濃度（第一フローｆ１の濃度）が測定される場合と比較して、濃度が精確に管理される。即ち、システム２００では、水力を取り出すために液路を分岐させ且つこの分岐のうちの１つに液体を混合しているにも関わらず、最終的に得られる混合液体の濃度が精確に管理されうる。また、回転伝達機構ｔ１が不要であるため、低コストのシステムが実現されうる。
【００９７】
システム３００では、廃棄水が生じるため、節水性が劣る。システム３００では、最終的に得られる混合液体（第一フローｆ１）の濃度がセンサ１０３によって測定される。よって、濃度が精確に管理される。回転伝達機構ｔ１が不要であるため、低コストが達成されうる。また、液路の分岐が少なくされうるので、液路の構造が単純化されうる。よって、低コストの液体混合装置５０が実現されうる。
【００９８】
システム４００では、廃棄される水が無いため、節水性に優れる。また、システム４００では、第一フローｆ１と第二フローｆ２との合流後の濃度（第三フローｆ３の濃度）がセンサ１０３によって測定される。よって、合流前の濃度（第一フローｆ１の濃度）が測定される場合と比較して、濃度が精確に管理される。一方、回転伝達機構ｔ１が必要であるため、システムのコストが上昇しうる。ただし、回転伝達機構ｔ１を用いることで、回転力発生部ｇ２と液剤供給機構ｈ２とを離すことができる。よって、回転力発生部ｇ２及び液剤供給機構ｈ２の設置位置の自由度が向上する。即ち、システムの設計自由度が向上しうる。
【００９９】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、他の実施形態に係る液体混合装置の概略構成図である。
【０１００】
図１６（ａ）は、液体混合装置７０の概略構成図である。この液体混合装置７０は、分岐していない管路部７と、入口８と、出口９とを有する。管路部７は１本である。この管路部７に、液剤供給機構ｈ２及び回転力発生部ｇ２が取り付けられている。液剤供給機構ｈ２と回転力発生部ｇ２とが直列的に取り付けられている。液剤供給機構ｈ２及び回転力発生部ｇ２は、前述した液体混合装置１と同様である。
【０１０１】
この液体混合装置７０は、回転伝達機構ｔ１を有する。回転伝達機構ｔ１により、回転力発生部ｇ２で生じた回転駆動力が、液剤供給機構ｈ２の回転部材２１に伝達される。この回転伝達機構ｔ１が、分岐の無い管路部７を可能としている。
【０１０２】
液体混合装置７０では、回転力発生部ｇ２が液剤供給機構ｈ２の下流側に配置されている。よって、液剤が混合された後の液体（混合液体）が、回転力発生部ｇ２を回転させる。液剤供給機構ｈ２での液剤の供給により、流体の質量が増加する。この質量の増加は、回転力発生部ｇ２における回転力を増加させうる。
【０１０３】
図１６（ｂ）は、液体混合装置８０の概略構成図である。この液体混合装置８０は、分岐していない管路部７と、入口８と、出口９とを有する。管路部７は１本である。この管路部７に、回転力発生部ｇ２及び液剤供給機構ｈ２が取り付けられている。回転力発生部ｇ２と液剤供給機構ｈ２とが直列的に取り付けられている。液剤供給機構ｈ２及び回転力発生部ｇ２は、前述した液体混合装置１と同様である。
【０１０４】
この液体混合装置８０は、回転伝達機構ｔ１を有する。回転伝達機構ｔ１により、回転力発生部ｇ２で生じた回転駆動力が、液剤供給機構ｈ２の回転部材２１に伝達される。この回転伝達機構ｔ１が、分岐の無い管路部７を可能としている。
【０１０５】
液体混合装置８０では、回転力発生部ｇ２が液剤供給機構ｈ２の上流側に配置されている。よって、液剤供給機構ｈ２によって供給された液体（薬剤等）が回転力発生部ｇ２（水車ＷＴの翼部ｂ１等）に付着することがない。
【０１０６】
液体混合装置７０及び液体混合装置８０では、管路部の構造が単純とされうる。これは、コストの低減及び小型化に寄与しうる。
【０１０７】
図１７は、他の実施形態に係る液体混合装置９０を示す断面図である。この液体混合装置９０も、液体混合装置７０及び液体混合装置８０と同様に、管路部７が分岐を有さない例である。以下、液体混合装置１との相違点について説明する。
【０１０８】
液体混合装置９０は、分岐を有さない管路部７と、入口（図示されず）と出口（図示されず）とを有している。管路部７は１本である。管路部７は、上記入口から上記出口まで、直線に沿って延びている。管路部７は、ケースｋｓ１（駆動体収容部ｇ１）に設けられている。この管路部７に連通する上記入口及び上記出口も、ケースｋｓ１に設けられている。この管路部７の中央部分は、液体混合装置１における分岐管路部７ｂの中間部Ｒ２と同様である。本体部ｈ１には、管路部が設けられていない。
【０１０９】
液体混合装置９０は、液剤供給部材３から供給された液剤を管路部７に流入させる供給管部９２を有する。供給管部９２の入口９４は、前述した計量部形成部材２２（液剤収容空間３２）の下側に位置している。液剤供給部材３から供給された液剤は、入口９４から、供給管部９２に流れ込む。液剤供給部材３から供給された液剤の全てを受け入れられるように、入口９４の開口は広くされている。供給管部９２の出口９６は、管路部７に連通している。供給管部９２は傾斜を有しており、供給管部９２に流れ込んだ液剤は管路部７に流入する。この液体混合装置９０では、管路部７が分岐を有さない。また、この液体混合装置９０では、回転伝達機構ｔ１が不要とされうる。この構造は、コストの低減及び小型化に寄与しうる。
【０１１０】
本発明の液体混合装置は、液剤供給路から液剤を受け入れて所定量の液剤を計量する計量機能とその計量された液剤を管路部に供給する機能を備える液剤供給機構を備えることによって、使用条件にかかわらず高精度な混合率を実現するものであり、以上説明された実施形態には限定されない。また、液体の流れを回転エネルギーとして利用しているため、省エネルギーが達成される。液剤供給機構としては、上述の実施形態の他にも、ポンプ部材の前後移動によって計量機能と供給機能をなすものや、インジェクション装置によるものなどの液剤供給機構を採用することも可能である。但し、高精度な混合率及び混合率変更の容易性と、高い耐久性やコスト上昇の抑制の総合的性能を高いレベルで実現する為には、液剤供給機構として、駆動装置によって回転駆動され、計量部が設けられており、回転駆動されることにより液剤受入位置と液剤排出位置とに変位する回転部材を採用するなど、以上で説明した実施形態の各々の構成を単独で又は組み合わせて採用するのが好ましい。
【０１１１】
前述した液体混合装置１では、第一の回転力発生部ｇ２が第一の液剤供給機構ｈ２を駆動し、第二の回転力発生部ｇ２が第二の液剤供給機構ｈ２を駆動している。第一の回転力発生部ｇ２で得られる回転数がＲｐ１とされ、第二の回転力発生部ｇ２で得られる回転数がＲｐ２とされる。前述した液体混合装置１では、回転数Ｒｐ１と回転数Ｒｐ２とが略同一である。一方、回転数Ｒｐ１と回転数Ｒｐ２とを相違させてもよい。例えば、第一の液剤供給機構ｈ２と第二の液剤供給機構ｈ２とで供給量を相違させたい場合の構成として、次の構成Ｘが例示される。
（構成Ｘ）回転数Ｒｐ１と回転数Ｒｐ２とが相違するように、２つの回転力発生部ｇ２の仕様を相違させる。
【０１１２】
この構成Ｘでは、好ましくは、第一の液剤供給機構ｈ２と第二の液剤供給機構ｈ２とは、同一とされる。この場合、部品の共通化及び生産コストの低減が達成されうる。この構成Ｘにおいて、相違させうる水車ＷＴの仕様としては、翼部ｂ１の数、翼部ｂ１の面積、液体の流れ方向に対する翼部ｂ１の角度等が挙げられる。
【０１１３】
第一の液剤供給機構ｈ２と第二の液剤供給機構ｈ２とで供給量を相違させたい場合の他の構成として、次の構成Ｙが例示される。
（構成Ｙ）回転部材２１の一回転当たりに供給される供給量を、第一の液剤供給機構ｈ２と第二の液剤供給機構ｈ２とで相違させる。
【０１１４】
この構成Ｙでは、好ましくは、第一の回転力発生部ｇ２と第二の回転力発生部ｇ２とは、同一とされる。この場合、部品の共通化及び生産コストの低減が達成されうる。この構成Ｙにおいて、相違させうる仕様としては、液剤収容空間３２の体積Ｖが例示される。  
【０１１５】
上記構成Ｘと構成Ｙとが組み合わされてもよい。構成Ｘ及び／又は構成Ｙにより、複数種類の液剤を所望の比率で混合することが可能となる。また、回転力発生部ｇ２及び液剤供給機構ｈ２が３つ以上の場合、上記構成Ｘ及び／又は構成Ｙを適用することで、より多様な液体供給が達成されうる。
【０１１６】
上記モータ６を設けない実施形態の場合、電力が不要とされうる。上記モータ６を設けた場合でも、流量調整弁ＶＬ１の制御に必要な電力は少ない。よって例えば、電池によってモータ６を駆動することも可能である。また、太陽電池により生じる小電力であっても、流量調整弁ＶＬ１は駆動しうる。このような観点から、液体混合装置１は、流量調整弁ＶＬ１を駆動するための電源として、蓄電池又は太陽電池を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明に係る液体混合装置は、例えば、水耕栽培、食品製造、薬品製造等の分野に好適である。
【符号の説明】
【０１１８】
１・・・液体混合装置
２・・・本体ブロック
３・・・液剤供給部材
４・・・液剤容器
５・・・押さえ弁
６・・・駆動モータ
７・・・管路部
７ａ・・・主管路部
７ｂ・・・分岐管路部  
８・・・（管路部の）入り口
９・・・（管路部の）出口
１０・・・調整弁用穴
１１・・・第一穴
１２・・・第二穴
１３・・・段差部
１４・・・大径部
１５・・・小径部
１６・・・（押さえ弁の）貫通孔
１７・・・液剤供給路
１８・・・液剤容器止め具
１９・・・Ｏリング
２０・・・第一コイルばね
２１・・・回転部材
２２・・・計量部形成部材
２３・・・収容凹所
２４・・・蓋部材
２５・・・基板
２６・・・突起
２７・・・計量凸部
２８・・・第二コイルばね
２９・・・円形凹所
３０・・・小径貫通孔
３１・・・大径貫通孔
３２・・・液剤収容空間
３３・・・大径被支持部
３４・・・小径被支持部
３５・・・（第二穴の）開口部近傍
３６・・・（第二穴の）奥端部近傍
３７・・・Ｏリング
５０、６０、７０、８０、９０・・・液体混合装置
１００・・・混合液供給システム
１０１・・・給水源
１０２・・・給水配管
１０３・・・濃度センサ
１０４・・・還流配管
１０５・・・ポンプ
１０６・・・第一開閉弁
１０７・・・第二開閉弁
１０８・・・制御装置
１０９・・・交流電源
１１０・・・使用先
２００、３００、４００・・・混合液供給システム
Ａ・・・（還流配管の）上流接続点
Ｂ・・・（還流配管の）下流接続点
ｈ１・・・本体部
ｇ１・・・駆動体収容部
ｈ２・・・液剤供給機構
ｇ２・・・回転力発生部
Ｄ１・・・第一分岐
Ｄ２・・・第二分岐
ＷＴ・・・水車
ｂ１・・・翼部
ｚ１・・・水車の軸（出力軸）
Ｒ１・・・分岐管路部の上流部
Ｒ２・・・分岐管路部の中間部
Ｒ３・・・分岐管路部の下流部
ＶＬ１・・・流量調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005514176.tif 000013
【図１３】
0005514176.tif 000014
【図１４】
0005514176.tif 000015
【図１５】
0005514176.tif 000016
【図１６】
0005514176.tif 000017
【図１７】
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